1、<p><b>　　學年論文</b></p><p>　　題 目 基于51單片機的紅外自動淋浴系統(tǒng) </p><p>　　院 系 電子工程系 </p><p>　　專 業(yè) 電子科學與技術 </p><p>　　學生姓名 </p>

2、<p>　　學 號 </p><p>　　指導教師 </p><p>　　職 稱 講 師 </p><p>　　二Ｏ一三 年 十二 月 十 日</p><p><b>　　目 錄</b></p><

3、;p><b>　　1 緒論5</b></p><p>　　1.1研究背景及意義5</p><p>　　1.2國內外研究現(xiàn)狀6</p><p>　　1.3論文主要研究內容及安排7</p><p>　　2系統(tǒng)整體方案設計7</p><p>　　2.1系統(tǒng)設計思路7</

4、p><p>　　2.2系統(tǒng)設計思路8</p><p>　　2.2.1 方案一8</p><p>　　2.2.2 方案二8</p><p>　　3硬件電路設計9</p><p>　　3.1單片機STC89C52的選型9</p><p>　　3.1.1 STC89C52介紹9</

5、p><p>　　3.1.2 STC89C52引腳介紹10</p><p>　　3.2 LCD1602液晶選型12</p><p>　　3.2.1 LCD1602介紹及參數(shù)12</p><p>　　3.2.2 LCD1602的電路連接12</p><p>　　3.2.3 LCD1602模塊使用時注意事項1

6、3</p><p>　　3.3 溫度傳感器DS18B20選型14</p><p>　　3.3.1溫度傳感器主要特性14</p><p>　　3.3.2 DS18B20溫度傳感器原理14</p><p>　　3.4 報警裝置的選型18</p><p>　　3.4.1蜂鳴器介紹：18</p><

7、;p>　　3.4.2蜂鳴器的結構原理18</p><p>　　3.4.3有源蜂鳴器和無源蜂鳴器19</p><p>　　3.2紅外模塊19</p><p>　　3.2.1 RE200B熱釋紅外傳感器結構圖及工作原理20</p><p>　　3.2.2熱釋電紅外傳感器RE200B處理芯片BISS000121</p>

8、<p>　　3.3 單片機最小系統(tǒng)22</p><p>　　3.4 報警電路23</p><p>　　3.5 按鍵觸發(fā)信號24</p><p>　　3.5 顯示系統(tǒng)設計24</p><p>　　3.5 溫度采集系統(tǒng)設計25</p><p>　　3.6 指示電路系統(tǒng)設計25</p

9、><p>　　3.6 繼電器電路系統(tǒng)設計26</p><p>　　3.6 紅外感應電路系統(tǒng)設計27</p><p>　　4系統(tǒng)軟件設計27</p><p><b>　　4.1流程圖28</b></p><p>　　4.2各部分程序29</p><p>　　5實

10、物性能測試35</p><p>　　5.1單片機測試35</p><p>　　5.2程序調試35</p><p>　　6編程和下載軟件的介紹36</p><p>　　6.1 Keil的簡介36</p><p>　　6.2 Altium Designer 6.0的簡介42</p><p&

11、gt;　　6.3 STC_ISP_V480的簡介45</p><p>　　7總結與未來展望46</p><p><b>　　參考文獻47</b></p><p><b>　　致 謝48</b></p><p>　　基于51單片機的紅外自動淋浴系統(tǒng)</p><p>&l

12、t;b>　　胥杰</b></p><p>　　南京信息工程大學濱江學院，南京 210044</p><p>　　摘要：本設計是基于51單片機的紅外自動淋浴系統(tǒng)。本設計的控制核心是STC89C52單片機，使用ds18b20溫度傳感器對水溫進行采集，可以通過外界的按鈕對水溫的上限進行控制，并顯示在液晶上，當水溫超過設定的溫度后進行報警，提示人們水已燒好。然后，通過熱釋電紅外傳

13、感器對是否有人進行檢測，當檢測的有人時，單片機控制電磁閥打開，可以洗澡。人走后，電磁閥關閉，禁止水流出。整個設計綜合了溫度控制，液晶顯示，紅外檢測等多方面的知識。</p><p>　　關鍵詞：51；STC89C52；紅外；BISS0001；RE200B </p><p><b>　　1 緒論</b></p><p><b>　　研究背

14、景及意義</b></p><p>　　燒水需要用電，用電就要消耗煤，消耗煤炭就會產生大量的二氧化碳和塵埃，就會導致“高排放”和“高碳”。降低我們的生活環(huán)境的質量。最近幾年國家提倡“低碳生活”。就是要讓我們生活上注意資源的合理利用，減少資源的不必要的浪費。低碳生活既是一種生活方式，更是一種可持續(xù)發(fā)展的環(huán)保責任和義務。但是，有些資源的浪費又不是人們有意的浪費，而是某些領域科學技術的滯后所導致的。</

15、p><p>　　水資源的浪費是最常見的。在我們生活公共浴室，家庭中也有太陽能熱水器之類的淋浴裝置。其中大多是傳統(tǒng)淋浴設備，造成大量水資源的不必要浪費。傳統(tǒng)的噴頭開關是機械式的水閥，長期的開合必定導致水閥的損壞，導致水的浪費。一個噴頭一周浪費1t水，1千個，1萬個，這個數(shù)字就非常可怕了。據此，利用所學知識，將傳統(tǒng)水閥換成電磁水閥，并融入單片機自動控制技術、傳感技術加以設計。將整個淋浴過程變得更智能，更加節(jié)約資源，有顯著

16、的經濟效益。</p><p>　　首先談一下電磁水閥，電磁水閥選用于以水或液體為工作介質，可自動控制或遠程控制水、油、液體等工作介質管路的通斷。很多電磁水閥采用橡膠密封，故對工作介質的清潔度大大減低，具有啟閉迅速，可靠性高等優(yōu)點。</p><p>　　隨著科學技術的發(fā)展,人們的生活水平得到了提高。人們的生活也越來越智能化。之所以智能，說到底都離不開單片機。目前單片機滲透到我們生活的各個領域

17、，每個領域幾乎都可以找到單片機的蹤跡。導彈的導航裝置，飛機上各種儀表的控制，計算機的網絡通訊與數(shù)據傳輸，等等。其中，有一種典型且比較基礎的就是51單片機了，綜合單片機性價比與穩(wěn)定性，考慮采用STC89C52單片機作為本設計的主控芯片。</p><p>　　為了實現(xiàn)智能淋浴，傳感器的選擇也至關重要。所有，根據人體紅外線輻射的能量變化的特性，選擇RE200B傳感器。該傳感器采用熱釋電材料極化隨溫度變化的特性探測紅外輻

18、射，采用雙靈敏元互補方法抑制溫度變化產生的干擾，提高了傳感器的工作穩(wěn)定性。利用它，可以有效的檢查到人的存在與否。</p><p>　　你的論文想空行就空行，很隨便，你必須嚴格按照標題的格式來?。。?！全文的標題都要修改?。?！</p><p><b>　　國內外研究現(xiàn)狀</b></p><p>　　紅外感應淋浴器，就是一個單獨的淋浴隔間，即充分利用

19、洗浴空間，將全自動感應式淋浴器與衛(wèi)生潔具置于一室。紅外感應淋浴器制造行業(yè)與馬桶、五金件制造行業(yè)是全然不同的，不論是生產研發(fā)或者是渠道建設，都有其極為獨特的操作方式。只能充分考慮到全自動感應式淋浴器行業(yè)的特色才能進行進一步的資源整合。 </p><p>　　當前，國內紅外感應淋浴器市場具有三大發(fā)展特征： </p><p>　　一是：相較于其他的衛(wèi)浴產品，全自動感應式淋浴器誕生的時間

20、比較晚，紅外感應淋浴器產品只是最基本的框架，其還具有比較大的開發(fā)潛能。比如整合進蒸汽功能的蒸汽全自動感應式淋浴器，以及其它功能的新型紅外感應淋浴器等。無論是玻璃顏色、用料選材，或者是簡單的推拉門的設計，都能導致令人耳目一新的新產品的出現(xiàn)。 </p><p>　　二是：全自動感應式淋浴器相較于其他衛(wèi)浴產品最大的不同在于其不能在流水線上標準化操作，因此這種非標定制化生產，產品流通不便。紅外感應淋浴器的非標定制化

21、生產，造成了其價格偏高的市場現(xiàn)狀。若定制化產品將是整個全自動感應式淋浴器行業(yè)發(fā)展的必然趨勢，紅外感應淋浴器產業(yè)如今的努力勢必為日后的發(fā)展奠定堅實基礎。 </p><p>　　三是：絕大多數(shù)全自動感應式淋浴器企業(yè)規(guī)模偏小，在渠道為王的傳統(tǒng)制造業(yè)當中，小規(guī)模企業(yè)無疑會在渠道建設方面心有余而力不足，從而進一步影響企業(yè)本身的發(fā)展壯大。</p><p>　　論文主要研究內容及安排</p&

22、gt;<p>　　針對水資源浪費的現(xiàn)狀，并結合國內外現(xiàn)有的相關研究成果及現(xiàn)有的成熟技術。本論文進行了基于單片機的紅外淋浴器系統(tǒng)的研究與設計。</p><p><b>　　論文的主要內容有：</b></p><p>　　第1章 緒論。研究目的及意義、紅外傳感技術在國內外發(fā)展和現(xiàn)狀；</p><p>　　第2章 系統(tǒng)整體方案設計。主要

23、包括系統(tǒng)的設計思路與系統(tǒng)方案對比；</p><p>　　第3章 介紹硬件電路設計。主要包括系統(tǒng)各模塊的主要芯片、芯片的功能、各模塊的功能作用闡述及其紅外傳感模塊及報警顯示模塊硬件電路設計等；</p><p>　　第4章 系統(tǒng)軟件設計。軟件設計部分包括系統(tǒng)程序；</p><p>　　第5章 實物性能測試；</p><p>　　第6章 編程和下載

24、軟件；</p><p>　　第7章 總結與未來展望。</p><p>　　你整篇論文就在抄別人的，現(xiàn)在是學年論文，只要20頁以內，你的論文是給自己寫的，到時候畢業(yè)論文的查重直接不及格。</p><p><b>　　系統(tǒng)整體方案設計</b></p><p><b>　　系統(tǒng)設計思路</b></p

25、><p>　　紅外自動淋浴系統(tǒng)的設計思路：首先,人可以設定加熱溫度,液晶上顯示當前水溫和設定溫度，按下啟動按鍵，啟動加熱用繼電器（模擬加熱器）,當溫度達到設定溫度后,采用聲音報警,提示人水已經燒好，加熱繼電器自動關閉。此時，啟動紅外系統(tǒng)，當檢測到有人來是，指示燈亮起，觸發(fā)水閥繼電器打開（模擬電磁水閥的打開），開始噴淋，當人走后，紅外系統(tǒng)檢測不到人時，繼電器關閉（模擬電磁水閥的關閉）。</p><p

26、><b>　　系統(tǒng)設計思路</b></p><p><b>　　2.2.1 方案一</b></p><p>　　溫度傳感器采集溫度，按鍵設定溫度，啟動加熱裝置。采用市場上現(xiàn)有的紅外人體傳感器進行對人體紅外信號采集，將信號傳給單片機，單片機作出相應的操作，如繼電器的開合，聲光報警，用數(shù)碼管顯示溫度?，F(xiàn)有模塊集成性好，但成本較高，如果模塊出現(xiàn)問

27、題不易維修和檢查；其次數(shù)碼管顯示較多數(shù)據時，占用空間大且電路布線增多，增加了不穩(wěn)定因素的概率。所以該方案能基本系統(tǒng)功能。</p><p><b>　　圖1 方案一</b></p><p><b>　　2.2.2 方案二</b></p><p>　　溫度傳感器采集溫度，按鍵設定溫度，啟動加熱裝置。采用自己設計的人體紅外傳感器

28、對人體進行紅外信號采集，將信號傳給單片機，單片機作出相應的操作，如繼電器的開合，聲光報警，用LCD液晶顯示溫度。自己設計的紅外模塊，出現(xiàn)問題易維修和檢查；其次使用LCD1602顯示當前溫度和設定溫度，有著良好的人機界面。該方案能很好完成系統(tǒng)功能。</p><p><b>　　圖2 方案二</b></p><p>　　綜合比較以上兩種方案，最終采用方案二。電路顯示效果好

29、、可靠性高、方便維修檢測，故采用了方案二。</p><p><b>　　硬件電路設計</b></p><p>　　本部分介紹整個硬件系統(tǒng)的主要單元的選型情況，主要包括單片機，LCD顯示模塊，溫度模塊，人體紅外模塊，聲光報警模塊，繼電器模塊等。</p><p>　　3.1單片機STC89C52的選型</p><p>　　3

30、.1.1 STC89C52介紹</p><p>　　STC89C52是由深圳宏晶科技公司生產的與工業(yè)標準MCS-51指令集和輸出管腳相兼容的單片機。STC89C52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。</p>&l

31、t;p>　　具有以下標準功能： 8k字節(jié)Flash，512字節(jié)RAM， 32 位I/O 口線，看門狗定時器，內置4KB EEPROM，MAX810復位電路，2個16 位 定時器/計數(shù)器，一個6向量2級中斷結構，全雙工串行口。另外, STC89X52 可降至0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU 停止工作，允許RAM、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下，RAM內容被保存，振蕩器被凍結，單

32、片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。最高運作頻率35MHz，6T/12T可選。</p><p>　　其PDIP封裝如圖3所示。</p><p>　　圖3 STC89C52 PDIP封裝圖</p><p>　　3.1.2 STC89C52引腳介紹</p><p>　　管腳說明：     V

33、CC：供電電壓。     GND：接地。     P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據存儲器，它可以被定義為數(shù)據/地址的第八位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。 &

34、#160;   P1口：P1口是一個內部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。      P2口：P2口為一個內部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流

35、，當P2口被寫“1”時，其管腳被內部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內部上拉的緣故。P2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內</p><p>　　EA/VPP：當/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有內部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA

36、將內部鎖定為RESET；當/EA端保持高電平時，此間內部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內部時鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。</p><p>　　3.2 LCD1602液晶選型</p><p>　　3.2.1 LCD1602介紹及參數(shù)</p><p>　　遠程

37、電機控制部分中使用LCD1602顯示實時的電機轉速及電機轉向情況，有助于將實時數(shù)據與PC端接收的數(shù)據進行對比。</p><p>　　LCD2602的技術參數(shù)如下：</p><p>　　工作電壓：4.5V ~ 5.5V DC</p><p>　　工作溫度： -40℃~85℃</p><p><b>　　分辨率：16×2<

38、;/b></p><p><b>　　背光燈：綠色LED</b></p><p>　　液晶功率：0.021W（Vcc=5V 時測算）</p><p>　　背光功率：0.7W（25℃時測算）</p><p>　　液晶驅動：需要內置液晶負壓</p><p>　　液晶屏類型：STN單色圖型液晶顯示

39、屏</p><p>　　3.2.2 LCD1602的電路連接</p><p>　　液晶顯示模塊具有體積小、功耗低、顯示內容豐富、超薄輕巧等優(yōu)點，因此，在袖珍式儀表和低功耗應用系統(tǒng)中得到越來越廣泛的應用，現(xiàn)在字符型液晶顯示模塊已經是單片機應用設計中最常用的信息顯示器件了。這里向大家介紹一款LCD1602液晶顯示模塊，采用單+5V電源供電，外圍電路配置簡單，價格便宜，具有很高的性價比。<

40、;/p><p>　　液晶模塊與單片機的接口方法分為直接訪問方式和間接控制方式。直接訪問方式是把液晶模塊作為存儲器或I/O設備直接接在單片機的總線上，單片機以訪問存儲器或I/O設備的方式操作液晶顯示模塊的工作。間接控制方式則不使用單片機的數(shù)據系統(tǒng)，而是利用它的I／0口來實現(xiàn)與顯示模塊的聯(lián)系。即將液晶顯示模塊的數(shù)據線與單片機的P0口連接作為數(shù)據總線，另外三根時序控制信號線通常利用單片機的P1口中未被使用的I／O口來控制。

41、這種訪問方式不占用存儲器空間，它的接口電路與時序無關，其時序完全靠軟件編程實現(xiàn)。</p><p><b>　　表格的格式也不對</b></p><p>　　表1 LCD引腳功能圖</p><p>　　將LCD1602的第2、15連接到系統(tǒng)的+5V電源，第2、16引腳接地；第4、5、6引腳分別與單片機的P20、P21和P22,由于單片機的P0口

42、沒有上拉電阻，需要外加10K的上拉電阻，以免影響LCD1602的工作；第7~14引腳共8條和單片機P0口相接。</p><p>　　3.2.3 LCD1602模塊使用時注意事項 </p><p>　?。?）請保持在規(guī)定的溫度范圍內使用或存儲。 </p><p>　?。?）不要用比HB硬的物品觸摸、擠按（玻璃，鑷子，等等）。 </p><p>

43、;　　（3）丙酮，甲苯醇和異丙醇物質這化學劑會造成屏幕腐蝕。 </p><p>　?。?）當顯示器表面粘有塵埃，可用脫脂棉輕輕擦拭，不要用水擦洗以避免破壞顯示器表面。 </p><p>　?。?）當有表面有水滴時應立即擦拭，與水接觸的時間多長的時間可能會導致變形或褪色。 </p><p>　　（6）避免接觸油和油脂。 </p><p>　　3

44、.3 溫度傳感器DS18B20選型</p><p>　　3.3.1溫度傳感器主要特性</p><p>　　DS18B20主要特性：</p><p>　　(1)獨特的單線接口僅需一個端口進行通訊</p><p>　　(2)簡單的多點分布應用</p><p><b>　　(3)無需外部器件</b>&l

45、t;/p><p>　　(4)可通過數(shù)據線供電</p><p><b>　　(5)零待機功耗</b></p><p>　　(6)測溫范圍-55~+125℃</p><p>　　(7)溫度以12位數(shù)字量讀出</p><p>　　(8)溫度數(shù)字量轉換時間750ms（12位）</p><p

46、>　　(9)用戶可定義的非易失性溫度警報設置</p><p>　　(10)報警搜索命令識別并超過程序限定溫度（溫度報警條件）的器件</p><p>　　(11)應用包括溫度控制、工業(yè)系統(tǒng)、消費品、溫度計或任何熱感測系統(tǒng)</p><p>　　3.3.2 DS18B20溫度傳感器原理</p><p>　　DS18B20 采用3 腳PR-35

47、 封裝或8 腳SOIC 封裝，管腳排列如圖4所示。圖中GND 為地，DQ 為數(shù)據輸入/輸出端（即單線總線），該腳為漏極開路輸出，常態(tài)下呈高電平，VCC是外部+5V 電源端，不用時應接地，NC 為空腳。</p><p>　　圖4 DS18B20的外部結構</p><p>　　DS18B20內部主要包括寄生電源、溫度傳感器、64 位激光ROM 單線接口、存放中間數(shù)據的高速暫存器（內含便箋式RA

48、M），用于存儲用戶設定的溫度上下限值的TH 和TL 觸發(fā)器存儲與控制邏輯、8 位循環(huán)冗余校驗碼（CRC）發(fā)生器等七部分，內部結構如圖5。</p><p>　　圖5 DS18B20內部結構（不能截圖）</p><p>　　寄生電源由二極管VD1、VD2 和寄生電容C 組成，電源檢測電路用于判定供電方式，寄生電源供電時，VDD 端接地，器件從單線總線上獲取電源，在DQ 線呈低電平時，改由C上

49、的電壓Vc繼續(xù)向器件供電。該寄生電源有兩個優(yōu)點：第一，檢測遠程溫度時無需本地電源；第二，缺少正常電源時也能讀ROM。若采用外部電源VDD，則通過VD2 向器件供電。</p><p>　　光刻ROM中的64位序列號是出廠前被光刻好的，它可以看作是該DS18B20的地址序列碼，如表2所示。</p><p>　　表2 64 位ROM 的結構</p><p>　　開始8位

50、（28H）是產品類型標號，接著的48位是DS18B20自身的序列號，最后8位是前面56位的循環(huán)冗余校驗碼（CRC=X8+X5+X4+1）。光刻ROM的作用是使每一個DS18B20都各不相同，這樣就可以實現(xiàn)一根總線上掛接多個DS18B20的目的。主機操作ROM 的命令有五種，如表3.2所示。</p><p>　　表3 DS18B20的ROM命令</p><p>　　DS18B20 測量溫度

51、時使用特有的溫度測量技術。其內部的低溫度系數(shù)振蕩器能產生穩(wěn)定的頻率信號f0，高溫度系數(shù)振蕩器則將被測溫度轉換成頻率信號f。當計數(shù)門打開時，DS18B20 對f0 計數(shù)，計數(shù)門開通時間由高溫度系數(shù)振蕩器決定。芯片內部還有斜率累加器，可對頻率的非線性予以被償。測量結果存入溫度寄存器中。一般情況下的溫度值應為9 位（符號點1位），但因符號位擴展成高8 位，故以16 位被碼形式讀出，表4給出了溫度和數(shù)字量的關系。</p><

52、p>　　表4 DS18B20 溫度數(shù)字對應關系表</p><p>　　DS18B20溫度傳感器的內部存儲器包括一個高速暫存RAM和一個非易失性的可電擦除的E2RAM，后者存放高溫度和低溫度觸發(fā)器TH、TL和結構寄存器。暫存存儲器包含了8個連續(xù)字節(jié)，前兩個字節(jié)是測得的溫度信息，第一個字節(jié)的內容是溫度的低8位，第二個字節(jié)是溫度的高8位，第三個和第四個字節(jié)是TH、TL的易失性拷貝，第五個字節(jié)是結構寄存器的易失性

53、拷貝，這三個字節(jié)的內容在每一次上電復位時被刷新，第六、七、八個字節(jié)用于內部計算，第九個字節(jié)是冗余檢驗字節(jié)，如表5所示。</p><p>　　表5 DS18B20暫存器分布</p><p>　　該字節(jié)各位的意義為TM R1 R0 1 1 1 1 1 ，低五位一直都是1 ，TM是測試模式位，用于設置DS18B20在工作模式還是在測試模式，在DS18B20出廠時該位被設置為0，用戶不用改動，R

54、1和R0用來設置分辨率，DS18B20出廠時被設置為12位，分辨率設置如表6所示。</p><p>　　表6 分辨率設置表 </p><p>　　根據DS18B20的通訊協(xié)議，主機控制DS18B20完成溫度轉換必須經過三個步驟：每一次讀寫之前都要對DS18B20進行復位，復位成功后發(fā)送一條ROM指令，最后發(fā)送RAM指令，這樣才能對DS18B20進行預定的操作。復位要求主CPU將數(shù)據線下拉

55、500微秒，然后釋放，DS18B20收到信號后等待16～60微秒左右，后發(fā)出60～240微秒的存在低脈沖，主CPU收到此信號表示復位成功。ROM命令令和暫存器的命令如表3和表7。</p><p>　　表7 DS18B20暫存器的命令</p><p>　　3.4 報警裝置的選型</p><p>　　3.4.1蜂鳴器介紹：</p><p>　　

56、1．蜂鳴器的作用 蜂鳴器是一種一體化結構的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應用于計算機、打印機、復印機、報警器、電子玩具、汽車電子設備、電話機、定時器等電子產品中作發(fā)聲器件。</p><p>　　2．蜂鳴器的分類 蜂鳴器主要分為壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器兩種類型。</p><p>　　3．蜂鳴器的電路圖形符號 蜂鳴器在電路中用字母“H”或“HA”（舊標準用“FM”、“LB”、“JD”等）

57、表示。</p><p>　　序號不對?。。。。。。。。?lt;/p><p>　　3.4.2蜂鳴器的結構原理</p><p>　　1．壓電式蜂鳴器 壓電式蜂鳴器主要由多諧振蕩器、壓電蜂鳴片、阻抗匹配器及共鳴箱、外殼等組成。有的壓電式蜂鳴器外殼上還裝有發(fā)光二極管。多諧振蕩器由晶體管或集成電路構成。當接通電源后（1.5~15V直流工作電壓）,多諧振蕩器起振,輸出1.5~2.5

58、kHZ的音頻信號，阻抗匹配器推動壓電蜂鳴片發(fā)聲。壓電蜂鳴片由鋯鈦酸鉛或鈮鎂酸鉛壓電陶瓷材料制成。在陶瓷片的兩面鍍上銀電極，經極化和老化處理后，再與黃銅片或不銹鋼片粘在一起。</p><p>　　2．電磁式蜂鳴器 電磁式蜂鳴器由振蕩器、電磁線圈、磁鐵、振動膜片及外殼等組成。接通電源后，振蕩器產生的音頻信號電流通過電磁線圈，使電磁線圈產生磁場。振動膜片在電磁線圈和磁鐵的相互作用下，周期性地振動發(fā)聲。</p>

59、;<p>　　3.4.3有源蜂鳴器和無源蜂鳴器</p><p>　　現(xiàn)在市場上出售的一種小型蜂鳴器因其體積小(直徑只有l(wèi)lmm)、重量輕、價格低、結構牢靠，而廣泛地應用在各種需要發(fā)聲的電器設備、電子制作和單片機等電路中。有源蜂鳴器和無源蜂鳴器的外觀如圖6和圖7所示，有源和無源蜂鳴器的外觀。</p><p><b>　　圖6 有源蜂鳴器</b></p

60、><p><b>　　圖7 有源蜂鳴器</b></p><p>　　從圖外觀上看，兩種蜂鳴器好像一樣，但仔細看，兩者的高度略有區(qū)別，有源蜂鳴器3.4，高度為9mm，而無源蜂鳴器3.5的高度為8mm。如將兩種蜂鳴器的引腳郡朝上放置時，可以看出有綠色電路板的一種是無源蜂鳴器，沒有電路板而用黑膠封閉的一種是有源蜂鳴器。</p><p>　　迸一步判斷有源

61、蜂鳴器和無源蜂鳴器，還可以用萬用表電阻檔Rxl檔測試:用黑表筆接蜂鳴器 "+"引腳，紅表筆在另一引腳上來回碰觸，如果觸發(fā)出咔、咔聲的且電阻只有8Ω(或16Ω)的是無源蜂鳴器;如果能發(fā)出持續(xù)聲音的，且電阻在幾百歐以上的，是有源蜂鳴器。</p><p>　　有源蜂鳴器直接接上額定電源(新的蜂鳴器在標簽上都有注明)就可連續(xù)發(fā)聲;而無源蜂鳴器則和電磁揚聲器一樣，需要接在音頻輸出電路中才能發(fā)聲。<

62、/p><p><b>　　3.2紅外模塊</b></p><p>　　紅外信號采集都是指從傳感器或者其他待測的設備等模擬被測單元或數(shù)字被測單元中自動采集信息的一個過程。信號采集系統(tǒng)是結合計算機的測量軟硬件相關產品來實現(xiàn)靈活、用戶自定義的測量系統(tǒng)[4]。一個完備的數(shù)據采集系統(tǒng)應該包括傳感器或變換器、信號調理設備、數(shù)據采集和分析硬件、驅動程序和應用軟件等等。本系統(tǒng)中被檢測的信

63、號為模擬量，要經過BISS0001轉換成數(shù)字量，才能實現(xiàn)單片機的控制。數(shù)據采集模塊是將人體紅外的傳感器信號，經過BISS0001送給單片機進行處理，終端單片機判斷處理并作時間數(shù)碼顯示及蜂鳴器報警。在數(shù)據采集模塊部分，本系統(tǒng)采用STC89C52單片機作為前端警情采集中心控制單元，主要完成對所采集數(shù)據的處理。下面介紹采集模塊各芯片的選型。</p><p>　　3.2.1 RE200B熱釋紅外傳感器結構圖及工作原理&l

64、t;/p><p>　　RE200B熱釋電紅外傳感器[5]的通常由熱釋電晶體、氧化膜、濾光鏡片、結型場效應管FET和電阻等部分組成。熱釋電晶體一般采用PZT或其他壓電晶體材料,將敏感材料PZT的上、下表面做成電極，并在其上表面上加1層黑色氧化膜，以提高轉換效率。在管殼頂端裝有濾光鏡片，它可以阻止不需要的紅外線或其他光線進入傳感器，其結構如圖8所示。</p><p>　　紅外傳感器工作原理與紅外線

65、有關，它是利用紅外線的物理性質來進行測量的傳感器，熱釋電紅外傳感器內部的熱釋電晶體具有極化現(xiàn)象，并且隨溫度的變化而變化。這種傳感器對于不同波長的光線照射都能產生不同程度的響應，因此在傳感器前會加入一個濾鏡窗口，這就是為什么我們能看到的RE200B的to5封裝形式中有一個像玻璃似的小窗。當然通過這個濾鏡可以限定晶體對特定波長的光線產生響應，一般在8um~14um，這樣就非常接近人體輻射的紅外線波長了。當恒定的紅外輻射照射在探測器上時，熱釋

66、電晶體溫度不變，晶體對外呈電中性，探測器沒有電信號輸出，因而恒定的紅外輻射不能被檢測到。當交變的紅外線照射到晶體表面時，晶體溫度迅速變化，這時才發(fā)生電荷的變化，從而形成一個明顯的外電場，這種現(xiàn)象稱為熱釋電效應。由于熱釋電晶體輸出的是電荷信號,不能直接使用，需要用電阻將其轉換為電壓形式，該電阻阻抗高達104兆，故引入N溝道結型場效應管接成共漏形式(即源極跟隨器)來完成阻抗變換。熱釋電紅外傳感器，其內部結構示意圖如圖9所示。該傳感器將兩個特

67、性相同的熱釋電晶體逆向串聯(lián)，用來防止其他紅外光引起傳感器誤動作。另外,當環(huán)境溫度改變時，兩個晶</p><p>　　圖8 紅外傳感器結構圖 圖9 熱釋電紅外傳感器內部結構示意圖</p><p>　　3.2.2熱釋電紅外傳感器RE200B處理芯片BISS0001</p><p>　　RE200B紅外熱釋電處理芯片BIS

68、S0001，BISS0001是一款具有較高性能的傳感信號處理集成電路，它配以熱釋電紅外傳感器和少量外接元器件構成被動式的熱釋電紅外開關。它能自動快速開啟各類白熾燈、熒光燈、蜂鳴器、自動門、電風扇、烘干機和自動洗手池等裝置，特別適用于企業(yè)、賓館、商場、庫房及家庭的過道走廊等敏感區(qū)域，或用于安全區(qū)域的自動燈光、照明和報警系統(tǒng)[6]。該處理芯片具有CMOS工藝，數(shù)?；旌?，具有獨立的高輸入阻抗運算放大器；內部的雙向鑒幅器可有效抑制干擾，內設延遲

69、時間定時器和封鎖時間定時器，采用16腳DIP封裝等特點。紅外熱釋電處理芯片BISS0001[7]管腳如下圖10： </p><p>　　圖10 BISS0001管腳圖</p><p>　　BISS0001管腳說明如下表8：</p><p><b>　　表8 管腳說明</b></p><p>　　BISS0001是由運算

70、放大器、電壓比較器、狀態(tài)控制器、延遲時間定時器以及封鎖時間定時器等構成的數(shù)?；旌蠈Ｓ眉呻娐?。</p><p>　　3.3 單片機最小系統(tǒng) </p><p>　　最小系統(tǒng)是指能進行正常工作的最簡單電路。STC89C52最小應用系統(tǒng)電路如圖11所示。它包含五個電路部分：電源電路、時鐘電路、復位電路、片內外程序存儲器選擇電路、輸入/輸出接口電路。其中電源電路、時鐘電路、復位電路是保證單片機系

71、統(tǒng)能夠正常工作的最基本的三部分電路，缺一不可。</p><p>　　圖11 單片機最小系統(tǒng)</p><p>　　下面簡單介紹下單片機最小系統(tǒng)的三個主要部分：</p><p>　　①電源電路 芯片引腳VCC一般接上直流穩(wěn)壓電源+5V，引腳GND接電源+5V的負極，電源電壓范圍在4~5.5之間，可保證單片機系統(tǒng)能正常工作。為了確定單片機是否供上電，在VCC和地之間連

72、接了一個發(fā)光二極管和1K的電阻。</p><p>　?、跁r鐘電路 單片機引腳18和引腳19外接晶振及電容， STC89C52芯片的工作頻率可在2~33MHz范圍之間選，單片機工作頻率取決于晶振XT的頻率，通常選用11.0592MHz晶振。兩個小電容通常取值30pF，以保證振蕩器電路的穩(wěn)定性及快速性。</p><p>　?、蹚臀浑娐?一般若在引腳RST上保持24個工作主頻周期的高電平，

73、單片機就可以完成復位，但為了保證系統(tǒng)可靠地復位，復位電路應使引腳RST保持10ms以上的高電平。如圖復位電路帶有上電自動復位功能，當電路上電時，由于C1電容兩端電壓值不能突變，電源+5V會通過電容向RST提供充電電流，因此在RST引腳上產生一高電平，使單片機進入復位狀態(tài)。隨著電容C1充電，它兩端電壓上升使得RST電位下降，最終使單片機退出復位狀態(tài)。正常運行時，可按復位按鈕對單片機復位</p><p><b&

74、gt;　　3.4 報警電路</b></p><p>　　圖12 報警電路系統(tǒng)</p><p>　　報警電路采用蜂鳴器作為報警元器件，三極管作為驅動元件，如圖12所示為報警電路的驅動系統(tǒng)</p><p>　　3.5 按鍵觸發(fā)信號</p><p>　　圖13 按鍵觸發(fā)電路</p><p>　　如圖13所

75、示，通過4個按鍵， 進行觸發(fā)， S3是設定溫度加按鈕，S4是設定溫度減按鈕， S5是加熱裝置開始按鈕，當按下此按鍵時，加熱繼電器會吸合，模擬加熱電路導通，此時，通過手握住傳感器或打火機加熱溫度傳感器，使其溫度超過設定的溫度，此時加熱繼電器斷開，停止加熱，蜂鳴器報警提示人，加熱完成。等待有人到來，當有人到來時，水閥繼電器打開，指示燈點亮，人走后，為了節(jié)約水資源，水閥繼電器關閉，指示燈滅掉。</p><p>　　3.

76、6 顯示系統(tǒng)設計</p><p>　　圖14 LCD1602液晶顯示電路系統(tǒng)</p><p>　　本設計采用了LCD1602液晶作為顯示的器件，R5的可調電阻可以調節(jié)液晶顯示文字的亮度。</p><p>　　3.7 溫度采集系統(tǒng)設計</p><p>　　圖15 溫度傳感器電路系統(tǒng)</p><p>　　傳感器數(shù)據

77、采集電路主要指DS18B20溫度傳感器與單片機的接口電路。DS18B20可以采用兩種方式供電，一種是采用電源供電方式，如圖15所示，此時DS18B20的1腳接地，2腳作為信號線，3腳接電源。另一種是寄生電源供電方式，單片機端口接單線總線，為保證在有效的DS18B20時鐘周期內提供足夠的電流，可用一個MOSFET管來完成對總線的上拉。當DS18B20處于寫存儲器操作和溫度A/D轉換操作時，總線上必須有強的上拉，上拉開啟時間最大為10us。

78、采用寄生電源供電方式時VDD端接地。由于單線制只有一根線，因此發(fā)送接口必須是三態(tài)的?？紤]到實際應用中寄生電源供電方式適應能力差且易損壞，此處采用電源供電方式，I/O口接單片機的P2.5口。這就組成了測溫電路。</p><p>　　3.8 指示電路系統(tǒng)設計</p><p>　　圖16 指示電路系統(tǒng)</p><p>　　此電路是當加熱器把水加熱到指定溫度后，人來洗澡時

79、自動亮起，人走后自動關閉，次led燈通過P2.4口進行控制，當為低電平時，led點亮。</p><p>　　3.9 繼電器電路系統(tǒng)設計</p><p>　　圖17 加熱繼電器電路</p><p>　　圖18 水閥繼電器電路</p><p>　　圖17、圖18為繼電器電路，分別模擬加熱和水閥打開，當繼電器開和或關閉時，可以聽到繼電器觸電吸合的

80、聲音。為了防止干擾，采用光耦隔離的方式進行控制，因為繼電器關閉時會有感應電流，干擾電路。為了防止對控制電路的干擾，進行了光耦隔離，繼電器部分采用獨立的供電電源。光耦隔離采用PC123芯片。</p><p>　　3.10 紅外感應電路系統(tǒng)設計</p><p>　　圖19 人體紅外感應電爐電路</p><p>　　人體紅外感應電路如圖19所示，紅外傳感器P2(RE20

81、0B)接收到人體紅外信號經BISS0001處理后輸出高電平，把高電平送到三極管驅動電路，使電路導通，此時將低電平送到P1.0口，STC89C52單片機進行數(shù)據處理。通過對P1.0電平的判斷，實現(xiàn)對單片機外圍電路的控制，如電磁水閥電路，led發(fā)光二極管的控制。 </p><p><b>　　系統(tǒng)軟件設計</b></p><p>　　本次軟件開發(fā)是基于windows平臺下

82、開發(fā)的，主要通過c語言為主要編程語言，使用的軟件是Keil編程軟件，電路的繪制使用AD6.9軟件進行設計。主要的燒錄器使用STC的USB轉串口燒錄器STC_ISP_V486。</p><p><b>　　4.1流程圖</b></p><p><b>　　圖20 流程圖</b></p><p><b>　　4.2各

83、部分程序</b></p><p>　　#include<reg51.h></p><p>　　#define uchar unsigned char</p><p>　　#define uint unsigned int</p><p>　　sbit DQ=P2^5;//ds18b20與單片機連接口</p>

84、<p>　　sbit feng=P2^3;</p><p>　　sbit deng=P2^4;</p><p>　　sbit RS=P2^2;</p><p>　　sbit RW=P2^1;</p><p>　　sbit EN=P2^0;</p><p>　　sbit jia=P1^2;</p>

85、;<p>　　sbit jian=P1^1;</p><p>　　sbit wjian=P1^3;</p><p>　　sbit reji=P2^6;</p><p>　　sbit shuiji=P2^7;</p><p>　　sbit cgq=P1^0;</p><p>　　unsigned char

86、code str1[]={" T:"};</p><p>　　unsigned char code str2[]={" ST: "};</p><p>　　uchar data disdata[5];</p><p>　　uint tvalue,ST=20,flag1=0;//溫度值</p&g

87、t;<p>　　uchar tflag;//溫度正負標志</p><p>　　/*************************lcd1602程序**************************/</p><p>　　void delay1ms(unsigned int ms)//延時1毫秒（不夠精確的）</p><p>　　{unsigned

88、int i,j;</p><p>　　for(i=0;i<ms;i++)</p><p>　　for(j=0;j<100;j++);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void wr_com(unsigned char com)//寫指令//</p><p>

89、　　{ delay1ms(1);</p><p><b>　　RS=0;</b></p><p><b>　　RW=0;</b></p><p><b>　　EN=0;</b></p><p><b>　　P0=com;</b></p>&l

90、t;p>　　delay1ms(1);</p><p><b>　　EN=1;</b></p><p>　　delay1ms(1);</p><p><b>　　EN=0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void

91、 wr_dat(unsigned char dat)//寫數(shù)據//</p><p>　　{ delay1ms(1);;</p><p><b>　　RS=1;</b></p><p><b>　　RW=0;</b></p><p><b>　　EN=0;</b></p&g

92、t;<p><b>　　P0=dat;</b></p><p>　　delay1ms(1);</p><p><b>　　EN=1;</b></p><p>　　delay1ms(1);</p><p><b>　　EN=0;</b></p><

93、;p><b>　　}</b></p><p>　　void lcd_init()//初始化設置//</p><p>　　{delay1ms(15);</p><p>　　wr_com(0x38);delay1ms(5);</p><p>　　wr_com(0x08);delay1ms(5);</p>

94、<p>　　wr_com(0x01);delay1ms(5);</p><p>　　wr_com(0x06);delay1ms(5);</p><p>　　wr_com(0x0c);delay1ms(5);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void display(unsigned

95、char *p)//顯示//</p><p><b>　　{</b></p><p>　　while(*p!='\0')</p><p><b>　　{</b></p><p>　　wr_dat(*p);</p><p><b>　　p++;<

96、/b></p><p>　　delay1ms(1);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　init_play()//初始化顯示</p><p>　　{ lcd_init();</p><

97、p>　　wr_com(0x80);</p><p>　　display(str1);</p><p>　　wr_com(0xc0);</p><p>　　display(str2);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　/***********************

98、*******ds1820程序**********************************/</p><p>　　void delay_18B20(unsigned int i)//延時1微秒</p><p><b>　　{</b></p><p>　　while(i--);</p><p><b>　

99、　}</b></p><p>　　void ds1820rst()/*ds1820復位*/</p><p>　　{ unsigned char x=0;</p><p>　　DQ = 1; //DQ復位</p><p>　　delay_18B20(4); //延時</p><p>　　DQ

100、 = 0; //DQ拉低</p><p>　　delay_18B20(100); //精確延時大于480us</p><p>　　DQ = 1; //拉高</p><p>　　delay_18B20(40); </p><p><b>　　} </b></p><p

101、>　　uchar ds1820rd()/*讀數(shù)據*/</p><p>　　{ unsigned char i=0;</p><p>　　unsigned char dat = 0;</p><p>　　for (i=8;i>0;i--)</p><p>　　{ DQ = 0; //給脈沖信號</p><p&

102、gt;<b>　　dat>>=1;</b></p><p>　　DQ = 1; //給脈沖信號</p><p><b>　　if(DQ)</b></p><p>　　dat|=0x80;</p><p>　　delay_18B20(10);</p><p><

103、;b>　　}</b></p><p>　　return(dat);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void ds1820wr(uchar wdata)/*寫數(shù)據*/</p><p>　　{unsigned char i=0;</p><p>　　fo

104、r (i=8; i>0; i--)</p><p><b>　　{ DQ = 0;</b></p><p>　　DQ = wdata&0x01;</p><p>　　delay_18B20(10);</p><p><b>　　DQ = 1;</b></p><p&

105、gt;　　wdata>>=1;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　read_temp()/*讀取溫度值并轉換*/</p><p>　　{uchar a,b;</p><p>　　ds1820rst(

106、); </p><p>　　ds1820wr(0xcc);//*跳過讀序列號*/</p><p>　　ds1820wr(0x44);//*啟動溫度轉換*/</p><p>　　ds1820rst(); </p><p>　　ds1820wr(0xcc);//*跳過讀序列號*/ </p><p>　　ds18

107、20wr(0xbe);//*讀取溫度*/ </p><p>　　a=ds1820rd();</p><p>　　b=ds1820rd();</p><p><b>　　tvalue=b;</b></p><p>　　tvalue<<=8;</p><p>　　tvalue=tvalue

108、|a;</p><p>　　if(tvalue<0x0fff)</p><p><b>　　tflag=0;</b></p><p><b>　　else</b></p><p>　　{tvalue=~tvalue+1;</p><p><b>　　tflag

109、=1;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　tvalue=tvalue*(0.625);//溫度值擴大10倍，精確到1位小數(shù)</p><p>　　return(tvalue);</p><p><b>　　}</b></p><p>

110、;　　void ds1820disp()//溫度值顯示</p><p>　　{ uchar flagdat;</p><p>　　disdata[0]=tvalue/1000+0x30;//百位數(shù)</p><p>　　disdata[1]=tvalue%1000/100+0x30;//十位數(shù)</p><p>　　disdata[2]=tval

111、ue%100/10+0x30;//個位數(shù)</p><p>　　disdata[3]=tvalue%10+0x30;//小數(shù)位</p><p>　　if(tflag==0)</p><p>　　flagdat=0x20;//正溫度不顯示符號</p><p><b>　　else</b></p><p&g

112、t;　　flagdat=0x2d;//負溫度顯示負號:-</p><p>　　if(disdata[0]==0x30)</p><p>　　{disdata[0]=0x20;//如果百位為0，不顯示</p><p>　　if(disdata[1]==0x30)</p><p>　　{disdata[1]=0x20;//如果百位為0，十位為0也

113、不顯示</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　wr_com(0x85);</p><p>　　wr_dat(flagdat);//顯示符號位</p><p>　　wr_com(0x86);</p>&

114、lt;p>　　wr_dat(disdata[0]);//顯示百位</p><p>　　wr_com(0x87);</p><p>　　wr_dat(disdata[1]);//顯示十位 </p><p>　　wr_com(0x88);</p><p>　　wr_dat(disdata[2]);//顯示個位 </p><

115、;p>　　wr_com(0x89);</p><p>　　wr_dat(0x2e);//顯示小數(shù)點 </p><p>　　wr_com(0x8a);</p><p>　　wr_dat(disdata[3]);//顯示小數(shù)位</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void

116、 STdisp(int shu)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　int shi,ge;</p><p>　　shi=shu/10;</p><p>　　ge=shu%10;</p><p>　　wr_com(0xc7);</p><p>　　w

117、r_dat(0x30+shi);</p><p>　　wr_dat(0x30+ge);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　STsheding()</p><p>　　{ if(jia==0)

118、 </p><p><b>　　{</b></p><p>　　delay1ms(22); </p><p>　　if(jia==0)

119、 </p><p><b>　　{</b></p><p>　　delay1ms(100);</p><p><b>　　ST=ST+1;</b></p><p>　　while(!jia);

120、 </p><p><b>　　}</b></p><p>　　else{;} </p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(jian==0)

121、 </p><p><b>　　{</b></p><p>　　delay1ms(22); </p><p>　　if(jian==0)